Aangezien klimaatverandering onvoorspelbare en extreme weersomstandigheden over de hele wereld blijft veroorzaken, Onderzoekers van de Xi'an Jiaotong-Liverpool University roepen ingenieurs op om te heroverwegen hoe ze ontwerpen voor overstromingspreventie.

In een onlangs gepubliceerd artikel in de Tijdschrift voor Hydrologie , doctoraat student Mengzhu Chen en decaan van de Design School van Xi'an Jiaotong-Liverpool University, Dr. Konstantinos Papadikis, analyseerde historische overstromingsreeksen en meteorologische gegevens van 158 stroomgebieden in het VK.

Ze ontdekten dat overstromingsreeksen in de meeste gebieden geen historische patronen volgen. Deze bevinding daagt direct het gebruik van een type analyse uit dat zich richt op hoe vaak overstromingen in een gebied in het verleden plaatsvonden. Overstromingsfrequentie-analyse is de hoeksteen van de beheersing van overstromingsrisico's, hydraulisch structuurontwerp, en waterbeheer.

"Conventionele methoden voor overstromingsfrequentieanalyse houden geen rekening met de vluchtige aard van overstromingen veroorzaakt door klimaatverandering, menselijke interventie, en veranderingen in landgebruik, "zegt Chen.

"Dit komt omdat de methode de 'stationaire aanname' gebruikt - een aanname die vertrouwt op historische gegevens om de frequentie van overstromingen te voorspellen en ervan uitgaat dat overstromingen binnen een onveranderlijk bereik zullen plaatsvinden.

"In recente jaren, we hebben een verhoogde frequentie van extreem weer gezien, wat de stationaire veronderstelling twijfelachtig heeft gemaakt. Ons onderzoek toont aan dat in veel delen van het VK, overstromingenreeksen volgen niet langer historische patronen, waardoor het onvoorspelbaarder wordt."

Een ramp voorkomen

Chen zegt dat als ingenieurs of hydrologen de traditionele methoden blijven volgen, het zou kunnen leiden tot een onderschatting van overstromingspieken met mogelijk catastrofale gevolgen.

"Als we het ontwerp en de engineering blijven baseren op de stationaire aanname, kan dit het risico vergroten dat waterbouwkundige constructies en maatregelen ter voorkoming van overstromingen falen, aangezien de infrastructuur niet is ontworpen om extra of zwaardere overstromingen te weerstaan ​​dan voorspeld. " ze zegt.

"Als we constructies ontwerpen die bestand zijn tegen overstromingen van 'één op 100 jaar', maar deze extreme gebeurtenissen gebeuren nu drie of vier keer in een decennium, het zou rampzalig zijn.

"Watergerelateerde planning moet altijd afhankelijk zijn van de analyse van gegevens uit het verleden om projecties van toekomstige omstandigheden te informeren. Maar de huidige niet-stationaire omstandigheden die we nu zien, betekenen dat de gegevens uit het verleden alleen niet langer alle noodzakelijke informatie kunnen bieden die we nodig hebben om de toekomstig statistisch gedrag van extreme neerslag en overstromingen."

Meerdere chauffeurs

De studie evalueerde verschillende oorzaken die kunnen bijdragen aan de niet-stationariteit van de overstromingsfrequentie. De resultaten geven aan dat niet-stationair gedrag eerder wordt veroorzaakt door een combinatie van meerdere factoren dan door een enkel element.

"Hoewel klimaatverandering een rol speelt bij de niet-stationariteit van de overstromingsfrequentie, ons onderzoek toont aan dat de variabiliteit van het regenregime de dominante factor blijft voor veranderingen in overstromingen, "zegt Chen.

"In het Verenigd Koninkrijk, de niet-stationariteit is ook nauw verbonden met twee atmosferische circulatiepatronen - de Noord-Atlantische Oscillatie en het Oost-Atlantische Patroon."

Studie voegt begrip toe

Ondanks een groeiend aantal onderzoeken, Waterbouwkundige ontwerpen en projecten zijn nog steeds gebaseerd op de traditionele stationaire aanname, aangezien er geen consensus bestaat over methoden om de overstromingsfrequentie te analyseren onder een niet-stationaire aanname.

Chen, die is gevestigd in de afdeling Civiele Techniek van XJTLU, zegt dat hun onderzoek bijdraagt ​​aan het begrip van overstromingsgedrag in deze steeds vaker voorkomende niet-stationaire omgevingen.

"De huidige niet-stationaire modellering voor overstromingen staat nog in de kinderschoenen, " ze zegt.

"Hoewel er veel nieuwe concepten en technieken voor niet-stationaire overstromingsfrequentieanalyse opkomen, de meeste van de bestaande studies zijn beperkt tot de detectie en diagnose van schijnbare trends zonder de onderliggende oorzakelijke factoren te onderzoeken vanwege de hoge complexiteit van overstromingsgenererende mechanismen. Onze studie biedt nieuwe inzichten in deze overstromingsgenererende mechanismen, wat belangrijk is voor het overstromingsrisico en het beheer van de watervoorraden. We moeten onze benadering van engineering aanpassen om de impact van steeds onvoorspelbare en extremere overstromingen te verminderen."

Het onderzoekspaper "An study on the non-stationarity of flood frequency across the UK" is gepubliceerd in de Tijdschrift voor Hydrologie .